NO177224B - Framgangsmåte for tilvirkning av keramiske kompositter - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en framgangsmåte for framstilling av en selvbærende keramisk kompositt, som angitt i den innledende del av patentkrav 1.

Bakgrunn.

I de siste årene har interessen vært økende for bruken av keramer til konstruksjonsanvendelser hvor metaller tidligere har vært brukt. Drivkraften for denne interessen har vært at keramer er metaller overlegne når det gjelder visse egenskaper, slik som korrosjonsmotstand, hardhet, elastisitetsmodul, og ildfaste egenskaper.

Nylige forsøk på framstilling av sterkere, mer pålitelige, og bedre keramiske artikler er sterkt fokusert på (1) utvikling av forbedrede framstillingsmetoder for sammenstøpte keramer og (2)utvikling av nye materialsammensetninger, spesielt keramiske kompositter med en keramisk matrise. En komposittkonstruksjon er en som omfatter et heterogent materiale, legeme eller artikkel laget av to eller flere forskjellige materialer som er nøye sammensatt for å oppnå de ønskede egenskaper hos kompositten. For eksempel kan to forskjellige materialer nøye kombineres ved å innhylle en av dem i en matrise av den andre. I en kompositt med keramisk matrise er det innlemmet en eller flere typer fyllmateriale slik som pulver, fibre, stenger og liknende.

Forskjellige passende materialer er blitt benyttet som fyllmasse ved framstilling av keramikkmatrise-kompositter. Disse fyllmassene har vært brukt i form av fibre, pellets, pulver, whiskers etc. Disse materialene omfatter, for eksempel, noen oksider (enkle eller blandede), nitrider, karbider eller borider av aluminium, hafnium, titan, zirkonium, yttrium, og silisium. Visse kjente materialer som er blitt benyttet som fyllmasse, slik som silisiumkarbid og silisiumnitrid, er ikke spesielt stabile i et oksiderende miljø ved høy temperatur (f.eks. over 850°C), men de gjennomgår i et slikt miljø spaltingsreaksjoner med relativt langsom kinetikk.

Det er flere kjente begrensninger eller vanskeligheter ved å bytte ut metaller med keramer, slik som oksidasjonsresistens, mulighet til å lage sammensatte former, tilfredsstllelse av de ønskede egenskapskrav for sluttbruk, og kostnader. Flere patentsøknader som her nevnes har overvunnet noen av disse begrensninger eller vanskeligheter og beskriver nye framgangsmåter for pålitelig framstilling av keramiske materialer, også kompositter. En viktig framgangsmåte beskrives i NO patentsøknad 851011. Denne patentsøknaden beskriver en framgangsmåte for framstilling av selv-bærende keramiske legemer dannet som oksidasjonsreaksjons-produktet fra et basismetall. Smeltet metall reagerer med et oksidasjonsmiddel i dampfase ved dannelse av et oksidasjonsreaksjonsprodukt, og metallet vandrer gjennom oksidasjonsreaksjonsproduktet mot oksidasjonsmidlet slik at det polykrystallinske legemet utvikles jevnt. Prosessen kan fremmes ved bruk av et legert tilsatsstoff, slik som brukes i tilfellethvor aluminium, som er tilsatt magnesium og silisium, oksideres i luft ved dannelse av a-alumina keramiske konstruksjoner. Denne metoden ble forbedret ved at tilsatsmaterialer ble påført overflaten av basismetallet, som beskrevet i NO patentsøknad 852900. Dette oksidasjonsfenomenet ble benyttet i framstilling av keramiske komposittlegemer som beskrevet i NO patentsøknad 860362. Disse søknader beskriver nye framgangsmåter for tilvirkning av en selvbærende keramisk kompositt ved vekst av et oksidasjonsreaksjonsprodukt fra et basismetall, inn i en gjennomtrengelig fyllmasse, slik at fyllmassen infiltreres av en keramisk matrise. Den resulterende kompositt har ingen bestemt eller forutbestemt geometri, form eller fasong.

En framgangsmåte for framstilling av keramiske komposittlegemer med forutbestemt geometri eller form er beskrevet i NO patentsøknad 871337 (publisert etter foreliggende prioritetsdato). I samsvar med framgangsmåten i denne patentsøknaden, vil oksidasjonsreaksjonsproduktet som utvikles infiltrere en gjennomtrengelig forform i retning av en bestemt overflategrense. Det ble oppdaget at nøyaktig utforming let oppnås ved å utstyre forformen med et barriere-middel, som beskrevet i NO patentsøknad 871828 (publisert etter foreliggende prioritetsdato). Etter denne framgangsmåten framstilles formede selv-bærende keramiske legemer, inkludert formede keramiske kompositter, ved vekst av oksidasjonsreaksjonsproduktet fra et basismetall inntil et barriere middel skilt fra metallet for å gi en grense eller overflate. En framgangsmåte for framstilling av keramiske kompositter som har et hulrom med en indre geometri som omvendt erstatter formen av en positiv støpeform eller mønster av basismetallet, er beskrevet i NO patentsøknader 870312 og 872366 (begge publisert etter foreliggende prioritetsdato).

Formål.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å anvise en ny framgangsmåte for framstilling av slike selvbærende keramiske kompositter som tilbyr en raskere og rimeligere framstilling og mere homogene og varierbare produktegenskaper.

Oppfinnelsen.

Dette formål oppnås med en framgangsmåte ifølge den karakteriserende del av patentkrav 1. Ytterligere fordelaktige trekk framgår av de tilhørende uselvstendige kravene 2 til 11.

Foreliggende oppfinnelse beskriver en framgangsmåte for framstilling av en keramisk kompositt omfattende en keramisk matrise som er dannet ved oksidasjonsreaksjonen av smeltet alumimum-basismetall med et oksidasjonsmiddel, inkludert et dampfase-oksidasjonsmiddel, og en fyllmasse som i det minste delvis bærer et belegg av silisium, silisium-forløper eller en silisium-kilde (som defineres nedenfor) infiltrert av matrisen. Silisiumkilden har en sammensetning som er forskjellig fra fyllmassens opprinnelige sammensetning, og silisiumkilden kan i det minste delvis reduseres av eller løses av det smeltede basismetallet under prosessbetingelsene. Dette belegget av silisium-kilde skal helst, men ikke nødvendigvis, når det varmes til en passende temperatur i et oksygen-holdig miljø, ha innebygde tilsatsmiddelegenskaper for å fremme oksidasjonsreaksjonen, og den vesentlig uforandrede eller gjenværende del av fyllmassen innarbeides i den matrisen som utvikles, som beskrevet mer detaljert nedenfor.

Den selv-bærende keramiske kompositten framstilles ved at en først former en seng eller masse av fyllmateriale, hvor deler av eller alle bestanddelene er belagt med en silisiumkilde. Silisiumkilden er forskjellig i sammensetning fra den opprinnelige sammensetningen av fyllmassen. Fyllmassen kan delvis belegges med et barrieremiddel som i hvertfall delvis er skilt fra aluminium-basismetallet, slik at en overflate eller grense kan dannes for den keramiske matrisen.

Fyllmaterialet som er belagt med silisium-kilden, som kan brukes i kombinasjon med andre fyllmaterialer, enten i form av en pakket seng eller en forform, plasseres eller orienteres inntil aluminium-basismetallet slik at dannelsen av oksidasjonsreaksjonsproduktet vil skje i retning mot oksidasjonsmidlet og fyllmassen, og mot barrieremidlet hvis dette brukes. Sengen av fyllmasse eller forformen må være tilstrekkelig gjennomtrengelig til å kunne romme vekst av oksidasjonsreaksjons-produktet inn i sengen, og å tillate dampfase-oksidasjonsmidlet å trenge gjennom forformen og komme i kontakt med det smeltede metallet. Basismetallet varmes til en temperatur over smeltepunktet men under smeltepunktet for oksidasjonsreaksjons-produktet, og danner et legeme av smeltet metall. Ved denne temperaturen, eller i dette temperaturområdet, reagerer det smeltede metallet med oksidasjonsmidlet for å danne oksidasjonsreaksjonsproduktet. I det minste en del av oksidasjonsreaksjons-produktet holdes i kontakt med det smeltede metallet og oksidasjonsmidlet for å trekke smeltet metall gjennom oksidasjonsreaksjonsproduktet og mot og i kontakt med oksidasjonsmidlet slik at oksidasjonsreaksjonsproduktet fortsetter å dannes i grenseområdet mellom oksidasjonsmidlet og det tidligere dannede oksidasjonsreaksjonsproduktet, slik at fyllmassen infiltreres. Reaksjonen fortsetter i et tidsrom tilstrekkelig for å infiltrere i det minste en del av fyllmassen med et polykrystallinsk materiale vesentlig bestående av oksidasjonsreaksjonsproduktet og en eller flere metalliske bestanddeler, slik som uoksiderte deler av basismetallet eller av tilsatsstoffene, fordelt i det polykrystallinske materialet. Det skal forståes at den polykrystallinske matrisen kan ha hulrom eller porøsitet istedenfor metallfasen, men volumprosenten av hulrom vil være sterkt avhengig av betingelser som temperatur, tid, tilsatsstoffer, og type av basismetall. Hvis et barriere- middel er brukt, vil det keramiske legemet fortsette å vokse til barrieren, forutsatt tilstedeværelse av tilstrekkelig basismetall.

Som beskrevet i de ovennevnte patentsøknader, kan bruk av tilsatsmidler positivt påvirke eller fremme oksidasjonsreaksjonsprosessen. Silisium er et brukbart tilsatsmiddel ved bruk av et aluminium-basismetall, spesielt i kombinasjon med andre tilsatsstoffer, og kan påføres basismetallet utvendig, og en nyttig kilde for et slikt tilsatsmiddel er silika. Under prosessbetingelsene for denne oppfinnelsen, reduseres en silisium-forbindelse (f.eks. silika) av det smeltede basismetallet ved dannelse av alumina og silisium. Silisium-forbindelsen som dekker fyllmassen er derfor et nyttig tilsatsmiddel for å fremme utviklingen eller veksten av oksidasjonsreaksjons-produktet. For eksempel vil silisiumkarbid oksidere ved eller på overflaten ved høye temperaturer i luft ved dannelse av en silika-film, og derfor er silisiumkarbid en spesielt brukbar fyllmasse i det at den ikke bare tjener som fyllmateriale men også som tilsatsmiddel-kilde. Silika-filmen reduseres av det smeltede aluminium-basismetallet for å gi et silisium-tilsatsmiddel som fremmer vekst av den polykrystallinske matrisen gjennom fyllmassen av silisiumkarbid. I tillegg er silika-belegg på silisiumkarbid-partikler fordelaktig fordi det i løpet av reaksjonen for dannelsen av matrisen øker den lokale silisium-konsentrasjonen i det uoksiderte aluminium-basismetallet og reduserer derved tendensen til dannelse av A14C3 i løpet av reaksjonen for vekst av matrisen. A14C3 er uønsket fordi det er ustabilt ved tilstedeværelse av det fuktighetsnivå som normalt er tilstede i omgivende luft, noe som resulterer i en utvikling av metan og en forringelse av konstruksjonsegenskapene hos den resulterende kompositt.

Det er oppdaget at for denne oppfinnelsen, når oksidasjonsreaksjonsreaksjonen foregår, helst i et oksygen-holdig miljø, tjener belegget av silisium-kilden som et tilsatsmateriale for oksidasjonsreaksjonen hos basismetallet. Den gjenværende del av fyllmassen under belegget, som er av en annen sammensetning, er vesentlig uendret og tjener som fyllmasse i kompositten. For eksempel kan fyllmassen være belagt med en silisiumforbindelse som kan reduseres av det smeltede metallet, eller fyllmassen kan være belagt med silisium som er løselig i det smeltede metallet. Det skal understrekes at en vesentlig del av silisium-kilden kan benyttes som tilsatsmiddel, eller bare en del av den kan benyttes som tilsatsmiddel, den gjenværende del vil være ved fyllmassen og bli omgitt av matrisen. Visse fyllmasser, som silisiumkarbid, vil oksidere og danne Si02 ved prosessens høye temperatur, og betingelsene kontrolleres for å begrense oksidasjonen for å danne et silika-belegg som er reduserbart for det smeltede basismetallet. Når det er ønskelig, kan et adskilt belegg av et materiale påføres fyllmassen som, ved oppvarming, danner silisium-forbindelsen. Belegget av silisium-kilde, for eksempel silisium-forbindelsen, kan dannes eller framstilles ved først å for-brenne eller varme en passende fyllmasse i en oksygen-holdig atmosfære. Den foretrukne fyllmassen som har det ovenfornevnte belegget, benyttes vesentlig som fyllmasse. For eksempel kan en forform framstilles fra silisiumkarbid-pulver eller alumina-pulver belagt med en kiselholdig forløper eller forbindelse, slik som tetraetyl-ortosilikat. Forformen for-brennes eller varmes så i luft for å danne et oksidlag av silika på silisiumkarbid-partiklene eller alumina-partiklene i forformen. Forformen kan så benyttes som et keramisk kompositt råmateriale med en innebygd kilde av silisium-tilsatsmiddel. Alternativt kan pulveret av silisiumkarbid eller alumina med det kiselholdige belegget brukes i montasjen av fyllmateriale og basismetall, og silika-filmen eller -belegget dannes in situ i løpet av oksidasjonsreaksjonsprosessen ved tilstedeværelse av en oksygen-holdig gass. Den opprinnelige sammensetningen av fyllmasse pulveret (f. eks silisiumkarbid eller alumina-pulver) forblir uberørt og tjener som fyllmasse for kompositten.

Denne oppfinnelsens materialer kan vise vesentlig ensartede egenskaper gjennom sitt tverrsnitt til en tykkelse som hittil har vært vanskelig å oppnå ved vanlige metoder for framstilling av keramiske konstruksjoner. Framgangsmåten som gir disse materialene fjerner også de høye kostnadene en får ved bruk av de vanlige keramiske framstillingsmetodene, inkludert framstilling av fine, meget rene, ensartede pulvere, og kompaktering ved metoder som sintring, varmpressing, eller isostatisk pressing.

Produkter framstilt ifølge oppfinnelsen kan tilpasses eller framstilles for bruk som kommersielle artikler omfattende industrielle, konstruksjonsmessige og tekniske keramiske legemer for anvendelser hvor elektriske, slitasje, termiske, konstruksjonsmessige, eller andre egenskaper er viktige eller fordelaktige; og skal ikke inkludere resirkulasjon eller avfallsmaterialer som kan bli dannet som uønskede bi-produkter under framstilling a<y> smeltede metaller.

I denne spesifikasjonen og i de nevnte patentkrav, har følgende begreper følgende betydning: "Keramisk" skal ikke urettmessig tolkes som begrenset til et keramisk legeme i klassisk forstand, det vil si i den forstand at det bare består av ikke-metalliske og uorganiske materialer, men, heller som begrep bety et legeme som er dominerende keramisk med hensyn på enten sammensetning eller dominerende egenskaper, selv om legemet kan inneholde mindre eller vesentlige mengder av eneller flere metalliske bestanddeler avledet fra basismetallet eller produsert fra oksidasjonsmidlet eller et tilsatsmiddel, mest typisk i området fra 1-40 vol%, men større mengder metall kan også være tilstede.

"Oksidasjonsreaksjonsprodukt" betyr generelt aluminium som basismetall i en oksidert tilstand hvor metallet har avgitt elektroner til eller delt elektroner med et

annet element, forbindelse, eller kombinasjoner av disse. Et

"oksidasjonsreaksjonsprodukt" omfatter følgelig, med denne definisjonen, produktet fra reaksjonen mellom aluminium metallet og et oksidasjonsmiddel slik som angitt i denne beskrivelsen.

"Oksidasjonsmiddel" betyr en eller flere passende elektronakseptorer eller elektrondelere og kan være et fast stoff, en væske eller en gass (damp) eller en kombinasjon av disse (f.eks. et fast stoff og en gass) under prosessbetingelsene.

"Basismetall", som begrep, betyr aluminium, som er opphavet til det polykrystallinske oksidasjonsreaksjonsproduktet, og omfatter et relativt rent aluminium, kommersielt tilgjengelig aluminium med urenheter og/eller legerende bestanddeler, eller en legering av aluminium hvor aluminium er den største eller mest betydelige bestanddel ved dannelse av oksidasjonsreaksjonsproduktet.

"Silisium-kilde" betyr, som begrep, grunnstoffet silisium eller en kisel-forbindelse som vil skaffe til veie et tilsatsmateriale og/eller fremme væting av fyllmassen av det smeltede basismetallet under prosessbetingelsene. Figur 1,2 og 3 er fotografier tatt hhv. ovenfra og fra siden av en kompositt framstilt i samsvar med eksempel 2. På hver av disse figurene er en del av den dannede kompositten fjernet ved oppdeling for videre analyse. Figur 4 er et mikrofotografi ved forstørrelse 50X, av en komposittkonstruksjon som viser beklagte fyllmassepartikler omgitt av en keramisk matrise framstilt i samsvar med eksempel 3.

Ved anvendelsen av denne oppfinnelsens framgangsmåte, formes aluminium-basismetallet som kan være tilsatt tilsatsmidler (som senere forklares mer detaljert) og er opphavet til oksidasjonsreaksjonsproduktet, til en blokk, barre, stang, plate, eller liknende. En masse eller et legeme av fyllmateriale bestående av pulver, fibre, whiskers eller med andre passende former, med et belegg av en silisium-kilde orienteres i forhold til aluminium-basismetallet slik at retningen oksidasjonsreaksjonsproduktet vokser i vil være mot og inn i fyllmassen. Beleggets sammensetning er forskjellig fra fyllmassens opprinnelige sammensetning, og, hvis en kisel-forbindelse benyttes, som også kan reduseres av det smeltede aluminium-basismetall, fremmer denne oksidasjonsreaksjonen ved å tjene som et tilsatsmiddel. Man tror at silisiumkilden også tjener til å øke basismetallets evne til å væte fyllmassen. Sengen er gjennomtrengelig for dampfase-oksidasjonsmidlet (f.eks. luft), og for veksten av oksidasjonsreaksjonsproduktet for å muliggjøre vekst av oksidasjonsreaksjonsproduktet og derved å infiltrere fyllmassen. Som forklart i de ovennevnte patentsøknadene, influerer tilsatsmidlene oksidasjonsreaksjonsprosessen hos basismetallet positivt, og silisium, silisiumdioksid og liknende silisium-holdige forbindelser er gode tilsatsmiddel-kilder i systemer hvor aluminium er basismetallet. I samsvar med en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen, danner en kiselforbindelse, ved oppvarming til en passende temperatur i en oksygen-holdig atmosfære, et belegg av oksid som tjener som et tilsatsmiddel. Dannelsen av oksid-belegget på fyllmassen kan fullføres i et for-brenningstrinn eller in situ under dannelsen av det keramiske legemet ved tilstedeværelse av en oksygen-holdig gass som oksidasjonsmiddel. Hvis ikke annet er stadfestet, betyr begrepet "fyllmasse" eller "fyllmateriale" enten en masse, seng eller en forform bestående av fyllmaterialet i det minste delvis belagt med en silisium-kilde, som kan brukes i kombinasjon med andre fyllmaterialer uten et slikt belegg.

Fyllmassen kan selv reagere, som i tilfellet med silisiumkarbid, og danne et belegg av en kisel-forbindelse som kan reduseres av det smeltede aluminium-basismetallet. Derfor, i et slikt tilfelle har fyllmassen i seg selv innebygde tilsatsmiddel-egenskaper som er besørget av belegget, og den gjenværende og uforandrede del tjener som fyllmasse ved infiltrasjon av oksidasjonsreaksjonsproduktet. Spesielt passende fyllmasser av denne type omfatter silisiumkarbid og silisiumnitrid. Med materialer av denne type, dannes et silika-belegg eller et silikat-belegg ved oppvarming i luft eller andre passende oksygen-holdige gasser. Om ønsket kan fyllmassen ha et passende belegg av en silisium-kilde eller kisel-forløper påført en fyllmasse med en helt forskjellig sammensetning. For eksempel er et spesielt egnet system av denne type tetraetyl-ortosilikat som påføres zirkoniumoksid-fibre, som under tørking eller svak oppvarming for å skille materialet, danner et silika-belegg. Et annet eksempel: etylsilikat-glass kan belegges på et alumina-pulver, og ved oppvarming dannes et belegg av silika.

I samsvar med en av oppfinnelsens utførelsesformer, for- brennes eller varmes en passende fyllmasse som silisiumkarbid eller silisiumnitrid i pulverform i en oksygen-holdig atmosfære, for eksempel luft, til en temperatur som er passende for dannelse av et belegg av silika på en vesentlig del av pulveret. For eksempel, når silisiumkarbid brukes som fyllmasse, er for-brenning ønsket ved en temperatur i området 1000-1450°C, og helst i området 1200-1350°C. Tiden som er nødvendig for dannelse av oksid-belegget på slike fyllmasser er avhengig av faktorer som partikkelstørrelse, form, porøsitet og tilgjengelig oksidasjonsmiddel. For silisiumkarbid med en størrelse fra 15-60 mikrometer (250 til 750 mesh), er en passende for-brennings tid 5 til 40 timer. En annen fordel ved for-brenning er å danne et tykkere silika-belegg enn hva som kan framstilles i tidsrommet som er nødvendig for dannelse av matrisen.

I en annen utførelsesform, dannes silisiumdioksid-filmen eller -belegget in situ under oksidasjonsreaksjonsprosessen med en oksygen-holdig gass som oksidasjonsmiddel. Montasjen av aluminium-basismetall og fyllmasse, plassert i en passende ildfastbeholder, varmes til en temperatur ikke bare over utangsmetallets smeltepunkt, men også høy nok for dannelse av et passende silika-belegg på fyllmassen. I denne utførelsesformen reagerer damp-fase oksidasjonsmidlet, som brukes i den matrise-dannende oksidasjonsreaksjonen, også med fyllmassen ved dannelse av silisiumdioksid-filmen. For eksempel, ved bruk av silisiumkarbid - fyllmasse infiltrert av en aluminamatrise som oksidasjonsreaksjonsprodukt fra aliminium-basismetallet og et oksygen-holdig dampfase-oksidasjonsmiddel, helst luft, vil oksid-belegget dannes på silisiumkarbid-partiklene ved en passende temperatur. Montasjen varmes først til en temperatur som ligger i området 1000-1450°C, og helst i området 1200-1350°C. Etter at silika-filmen eller -belegget er dannet på silisiumkarbid-fyllmaterialet, kan dette temperaturområdet opprettholdes, eller det kan endres for å fortsette oksidasjonsreaksjonsprosessen slik at den keramiske komposittkonstruksjonen utvikles.

I en annen utførelsesform av oppfinnelsen kan fyllmaterialet belegges med silisium ved for eksempel kjemisk dampavsetning. Dette kan være spesielt nyttig i det tilfellet at fyllmassen, typisk som fibre, partikler eller whiskers, må beskyttes mot forringelse under prosessbetingelsene. For eksempel må bornitrid-partikler beskyttes mot oksidasjon og reaksjon med smeltet aluminium, og silisium-belegget gir denne

beskyttelsen og oppfyller allikevel oppfinnelsens andre kriterier.

Fyllmaterialene som silisiumkarbid og silisiumnitrid foretrekkes i pulverform, og de kan omfatte en blanding av forskjellige grove kom eller sikt-størrelser, helst fra 15 mikrometer til 15 mm (10-1000 mesh), men finere pulver kan brukes. I tilfellet av silisiumnitrid er det ønskelig å bruke relativt grovt materiale for å hindre for mye oksidasjon eller reaksjon ved dannelse av aluminiumnitrid og silisium. På denne måten kan den blandede fyllmassen tilpasses for dannelse av et fyllmateriale som innehar de ønskede slutt-egenskaper, slik som gjennomtrengelighet, porøsitet, tetthet, etc.

Fyllmaterialet bindes som en seng eller forform med et passende bindingsmateriale, middel, forbindelse, eller liknende, som ikkegriper inn i reaksjonene i denne oppfinnelsen, eller etterlater betydelige mengder uønskede gjenværende biprodukter i det keramiske komposittproduktet. Passende bindemidler omfatter for eksempel, polyvinylalkohol, epoxyharpiks, naturlig og syntetisk gummi (latex), og liknende, som er velkjente. Fyllmassen, med eller uten bindemiddel, kan formes til en forutbestemt størrelse og form ved en konvensjonell metode, slik som glidestøping, formstøping, vakuumforming, etc.

Fyllmassen bør helst forformes, slik at den har minst en overflategrense, og den bør opprettholde tilstrekkelig helhet og startstyrke, samtidig som den har nøyaktige mål, under prosessen og dannelsen av det keramiske legemet. Fyllmassesengen eller -forformen bør likevel være gjennomtrengelig nok til å romme det voksende polykrystallinske materialet. For eksempel, en silisiumkarbid- eller silisiumnitrid-forform som er brukbar i denne oppfinnelsen har en porøsitet på mellom 5 og 90 vol%, helst mellom 25 og 75 vol%.

Ved utførelsen av prosessen plasseres fyllmassen, som kan være for-brent og/eller forformet, opp til en eller flere overflater, eller en del av en overflate, av aluminiumet. Fyllmaterialet bør helst være i kontakt med et overflateareal av basismetallet, men der hvor det er ønsket, kan det være delvis nedsenket, men ikke helt nedsenket, i det smeltede metallet fordi fullstendig nedsenking ville avskjære eller blokkere tilgang av damp-fase oksidasjonsmidlet inn i fyllmaterialet for ordentlig utvikling av den polykrystallinske matrisen. Dannelse av oksidasjonsreaksjonsproduktet vil finne sted i retning mot og inn i fyllmaterialet.

Montasjen, bestående av fyllmassen og aluminium-basismetall, plasseres i en ovn som tilføres et passende dampfase-oksidasjonsmiddel, og dette varmes til eller innen et temperatur område over smeltepunktet for basismetallet men under smeltepunktet for oksidasjonsreaksjonsproduktet. Prosessens temperaturområde, når aluminium er basismetallet og luft er dampfase-oksidasjonsmidlet, er generelt i området 700-1450°C, og helst i området 800-1350°C. Innen driftstemperatur-intervallet eller det foretrukne temperaturområdet, dannes et legeme eller kulp av smeltet metall, og ved kontakt med oksidasjonsmidlet vil det smeltede metallet reagere ved dannelse av et lag med oksidasjonsreaksjonsprodukt. Ved fortsatt blottstilling til det oksiderende miljøet, innen et passende temperaturområde, dras det gjenværende smeltede metallet inn i og gjennom oksidasjonsreaksjonsproduktet i retning av oksidasjonsmidlet. Ved kontakt med oksidasjonsmidlet vil det smeltede metallet reagere og danne ytterligere oksidasjonsreaksjonsprodukt. I det minste en del av oksidasjonsreaksjonsproduktet holdes i kontakt med og mellom det smeltede basismetallet og oksidasjonsmidlet for å gi fortsatt transport av det smeltede metallet gjennom det dannede oksidasjonsreaksjonsproduktet mot oksidasjonsmidlet slik at det polykrystallinske oksidasjonsreaksjonsproduktet infiltrerer i det minste en del av fyllmaterialet. Belegget av silisium-kilden som er dannet på fyllmaterialet, som ved for-brenning in situ, eller som er belagt på forhånd, øker veksten av det polykrystallinske oksidasjonsreaksjonsproduktet ved tilførsel av en jevn kilde av silisium-tilsatsmateriale gjennom volumet av fyllmassen.

Prosessen skal fortsette inntil oksidasjonsreaksjonsproduktet har infiltrert i det minste en del av sengen med fyllmateriale. Hvis en forform benyttes, skal prosessen fortsette inntil oksidasjonsreaksjonsproduktet har infiltrert og omgitt forformens bestanddeler til en definert overflategrense, og ikke bortenfor denne, noe som ville være en over-vekst av det polykrystallinske matrise-materialet.

Det skal understrekes at det resulterende polykrystallinske matrise-materialet kan oppvise en porøsitet som kan være en delvis eller fullstendig erstatning av metall bestanddeler, men volumprosenten av hulrom vil være sterkt avhengig av betingelser som temperatur, tid, type basismetall, og tilsatsmiddelkonsentrasjoner. Typisk for disse polykrystallinske keramiske konstruksjoner er at oksidasjonsreaksjonsprodukt-krystallittene er sammenkoblet i mer enn en dimensjon, helst i tre dimensjoner, og metall- eller pore-bestanddeler kan i det minste være delvis sammenkoblet. Det resulterende keramiske komposittproduktet vilfå målene og den geometriske fasong som den opprinnelige forformen, hvis en slik benyttes, og spesielt god nøyaktighet fåes ved bruk av barrieremidler.

Dampfase-oksidasjonsmidlet som brukes i oksidasjonsreaksjons-prosessen er vanligvis gassformig eller det er fordampet ved prosessbetingelsene, som sørger for en oksiderende atmosfære slik som atmosfærisk luft. Likevel, når det brukes en fyllmasse som på forhånd er belagt eller for-brent, er det ikke nødvendig at oksidasjonsmidlet er en oksygen-holdig gass. Typiske damp (gass)-oksidasjonsmidler, der bruken av dem kan være avhengig av om fyllmassen har vært for-brent eller belagt på forhånd, omfatter i tillegg, for eksempel, nitrogen eller en nitrogen-holdig gass, og blandinger som luft, H2/H20 og CO/C02, de to siste (dvs.H2/H20 og CO/CO^ er nyttige til å redusere miljøets oksygenaktivitet relativt til forformens foretrukne oksiderende bestanddeler. Oksygen eller gassblandinger som inneholder oksygen (også luft) er passende dampfase-oksidasjonsmidler, med luft som den mest foretrukne av økonomiske grunner. Når et dampfase-oksidasjonsmiddel identifiseres til å inneholde eller bestå av en spesiell gass eller damp, betyr dette et dampfase-oksidasjonsmiddel hvor den identifiserte gass eller damp er den eneste, den dominerende eller i det minste et betydelig oksidasjonsmiddel for basismetallet ved de betingelser som fåes i det oksiderende miljøet som benyttes. For eksempel, selv om hovedbestanddelen i luft er nitrogen, er oksygenet i luft det eneste oksidasjonsmidlet for basismetallet ved de betingelsene som fåes i det oksiderende miljøet som benyttes. Luft kommer derfor inn under definisjonen av et "oksygen-holdig gass"-oksidasjonsmiddel men ikke under definisjonen "et nitrogen-holdig gass"-oksidasjonsmiddel. Et eksempel på et nitrogen-holdig oksidasjonsmiddel som brukes her og i patentkravene er prosessgass som har et typisk innhold av nitrogen på 96 vol% og ca. 4 vol% hydrogen.

Et oksidasjonsmiddel som er en væske eller et fast stoff ved prosessbetingelsene kan brukes i forbindelse med dampfase-oksidasjonsmidlet. Slike tilleggs-oksidasjonsmidler kan være spesielt nyttige ved at oksidasjonen av basismetallet fremmes inne i fyllmassen, heller enn utenfor dens overflate. Det vil si, bruken av slike tilleggs-oksidasjonsmidler kan gi et miljø inne i fyllmaterialet som mer favoriserer oksidasjonskinetikken for basismetallet enn miljøet utenfor fyllmassen eller forformen. Med hensyn på silisiumkarbid-fyllmaterialet som brukes som forform, er dette miljøet fordelaktig i det at matrisedannelsen fremmes inne i forformen og ut til grensen, og minimaliserer derved overvekst.

Når et faststoff-oksidasjonsmiddel brukes i tilegg til dampfase-oksidasjonsmidlet, kan det fordeles gjennom hele volumet av fyllmaterialet, eller gjennom en del av fyllmaterialet som ligger nært opp til basismetallet, slik som i pulverform blandet med fyllmaterialet. Et passende faststoff-oksidasjonsmiddel, avhengig av dets forenlighet med dampfase-oksidasjonsmidlet, kan brukes. Slike faststoff-oksidasjonsmidler kan omfatte passende grunnstoffer, slik som bor, eller passende reduserbare forbindelser, slik som visse borater, borat-glass, silikater og silikatglass med lavere termodynamisk stabilitet enn basismetallets oksidasjonsreaksjonsprodukt.

Hvis et væske-oksidasjonsmiddel brukes i tilegg til dampfase-oksidasjonsmidlet, kan væske-oksidasjonsmidlet fordeles gjennom hele volumet av sengen av fyllmateriale eller en del av fyllmaterialet som ligger nært opp til det smeltede metallet, forutsatt at væske-oksidasjonsmidlet ikke hindrer at dampfase-oksidasjonsmidlet får tilgang til det smeltede metallet. Et væske-oksidasjonsmiddel betyr, som begrep, et som er i væske-fase under oksidasjonsreaksjonsbetingelsene, et væske-oksidasjonsmiddel kan ha en faststoff-forløper slik som et salt, som er smeltet eller i væske-fase ved oksidasjonereaksjonsbetingelsene. Alternativt kan væsken være en væskeforløper, f. eks. en løsning av et materiale, som smeltes eller spaltes ved prosessbetingelsene og gir en passende oksidasjonsmiddel-halvdel. Eksempler på væske-oksidasjonsmidler som her er definert inkluderer lavtsmeltende glass.

Hvis en forform benyttes, bør forformen være tilstrekkelig porøs eller gjennomtrengelig til at dampfase-oksidasjonsmidlet kan trenge gjennom forformen og komme i kontakt med det smeltede metallet. Forformen bør også være tilstrekkelig gjennomtrengelig til å tilpasse vekst av oksidasjonsreaksjonsproduktet innen sine grenser uten at geometrien eller fasongen forstyrres, bringes i uorden eller på annen måte forandres. Når forformen inkluderer et faststoff-oksidasjonsmiddel og/eller et væske-oksidasjonsmiddel som kan vøre i tillegg til dampfase-oksidasjonsmidlet, da bør for-formen være tilstrekkelig porøs eller gjennomtrengelig til å tillate vekst av oksidasjonsreaksjonsproduktet som kommer fra faststoff- og/eller væske-

oksidasj onsmidlet.

Framgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen gir i en utførelsesform et kompositt-fyllmateriale som, når det varmes til en passende temperatur i en oksygen-holdig atmosfære, har en innebygd kilde for tilsatsmateriale, det vil si, for eksempel, silisiumkarbid som fyllmateriale er innebygd kilde for silisiumdioksid som tilsatsmateriale. I visse anvendelser kan det være nødvendig eller ønskelig å benytte et tilsatsmateriale i tillegg for å komme i tillegg til det som er innebygd ved silisium-kilden. Når en eller flere tilsatsmidler brukes i tilegg til silisium-kilden, kan de: (1) skaffes til veie som legerende bestanddeler i aluminium-basismetallet, (2) påføres til i det minste en del av basismetallets overflate, eller (3) påføres eller innarbeides i deler eller hele fyllmaterialet, eller en kombinasjon av to eller flere av teknikkene (1), (2) og (3) kan benyttes. For eksempel, et tilsatsstoff som er legert med basismetallet kan brukes alene eller sammen med et annet ytre påført tilsatsmiddel i forbindelse med belegget av kisel-forbindelsen. I tilfellet med teknikk (3), hvor et tilsatsmiddel eller flere tilsatsmidler i tillegg påføres fyllmaterialet, kan anvendelsen utføres på en passende måte som beskrevet i de ovennevnte patentsøknadene. Tilsatsmidlets funksjon eller funksjoner kan være avhengig av flere faktorer enn tilsatsmaterialet selv. Slike faktorer omfatter, for eksempel, den spesielle kombinasjonen av tilsatsstoffer når to eller flere tilsatsstoffer brukes, bruk av et eksternt påført tilsatsmiddel sammen med et tilsatsmiddel som er legert med basismetallet, konsentrasjonen av tilsatsmidlet, det oksiderende miljøet, og prosessbetingelsene.

Tilsatsmidler som er nyttige sammen med en silisium-kilde som tilsatsmiddel for aluminium-basismetallet, spesielt med luft som oksidasjonsmiddel, omfatter magnesium og sink, som kan brukes sammen med andre tilsatsmidler, som beskrevet nedenfor. Disse metallene, eller en passende kilde for metallene, kan legeres inn i det aluminiumbaserte basismetallet i konsentrasjoner for hver av dem i området 0.1-10 vekt% basert på den totale vekten av det resulterende metallet med tilsatsstoff. Der hvor det er ønsket, kan silisiummetall legeres med basismetallet for å gi et tillegg til silisium-kilden som belegg på en fyllmasse. I slike eksempler faller en foretrukket magnesium-konsentrasjon i området 0.1-3 vekt%, for silisium i området fra 1 til 10 vekt%, og for sink i området fra 1 til 6 vekt% når det brukes sammen med magnesium. Disse tilsatsmaterialene eller passende kilde for dem (f.eks. MgO og ZnO) kan påføres eksternt på basismetallet. En alumina-keramisk konstruksjon kan oppnås med aluminium-basismetall og luft som oksidasjonsmiddel ved bruk av MgO som tilsatsmiddel med en mengde større enn 0.0008 gram per gram av basismetallet som skal oksideres og større enn 0.003 g/cm<2> av basismetallet hvor MgO skal påføres.

Flere eksempler på tilsatsmaterialer som er virksomme når aluminium-basismetall reagerer med en oksygen-holdig atmosfære, omfatter natrium, germanium, tinn, bly, litium, kalsium, bor, fosfor, og yttrium som kan brukes alene eller sammen med ett eller flere tilsatsmidler avhengig av oksidasjonsmidlet og prosessbetingelsene. Sjeldne jordmetaller som cerium, lanthan, praseodymium, neodym, og samarium er også brukbare tilsatsmidler, og spesielt når de brukes sammen med andre tilsatsmidler. Alle tilsatsmaterialene er, som forklart i de ovenenvnte patentsøknadene, i tilegg belagt av silisium-kilden, virksomme i det å fremme vekst av polykrystallinsk oksidasjonsreaksjonsprodukt for aluminiumbaserte basismetall-systemer.

Det keramiske komposittproduktet framstilt ifølge foreliggende framgangsmåte vil vanligvis være et sammenhengende produkt hvor mellom 5 og 98 prosent av totalvolumet av det keramiske komposittproduktet består av fyllmasse innhyllet av en polykrystallinsk keramisk matrise. Den polykrystallinske keramiske matrisen består vanligvis av, når luft er oksidasjonsmidlet, mellom 60 og 99 vol% (av volumet av polykrystallinsk matrise) av sammenkoblet a-aluminaoksid og 1-40 vekt% (samme basis) av metalliske bestanddeler slik som uoksiderte bestanddeler av basismetallet eller redusert metall fra tilsatsmidlet eller oksidasjonsmidlet.

Som beskrevet i NO patentsøknad 871828 (publisert etter foreliggende prioritetsdato), kan et barrieremiddel brukes i forbindelse med fyllmaterialet for å hindre vekst eller utvikling av oksidasjonsreaksjonsproduktet bortenfor barrieremidlet. Passende barrieremidler kan være et materiale, forbindelse, grunnstoff, blanding, eller liknende, som, under denne oppfinnelsens prosessbetingelser opprettholder noe av helheten, ikke er flyktig, og helst gjennomtrengelig for dampfase-oksidasjonsmidlet, samtidig som det har evne til å lokalt hindre, forgifte, stoppe, gripe inn i, forebygge, og liknende, fortsatt vekst av oksidasjonsreaksjonsprodukt. Kalsiumsulfat (brent gips), kalsiumsilikat, og Portland-sement og blandinger av disse, som er spesielt virksomme med aluminium som basismetall og et oksygen-holdig gass-oksidasjonsmiddel, påføres typisk som slam eller pasta på overflaten av fyllmaterialet. Disse barrieremidlene kan også omfatte et passende materiale som er flyktig eller har evne til å forbrenne og som fjernes ved oppvarming, eller et materiale som brytes ned ved oppvarming, for å øke barrieremidlets porøsitet og gjennomtrengelighet. Videre kan barrieremidlet inkludere et passende ildfast pulver for å redusere mulig krymping eller sprekking som ellers kan forekomme under prosessen. Et slikt pulver som har vesentlig den samme ekspansjonskoeffisient som fyllmassesengen er spesielt ønskelig. For eksempel, hvis forformen består av alumina og den resulterende keram består av alumina, kan barrieremidlet blandes med aluminapulver, helst med en størrelse på 0.8 mm - 15 mikrometer (20-1000 mesh).

Eksempel 1.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, ble en keramisk konstruksjon framstilt. Den besto av et alumina-oksidasjonsreaksjonsprodukt som innhyller whiskers av /3-SiC levert av NIKKEI TECHNO-RESEARCH COMPANY, LTD., som i starten var belagt med enten et kommersielt kolloidalt silika (Ludox HS-30 fra Du Pont Company) eller en natriumsilikat-løsning (40-42° Baume) som tilleggskilde for silisium.

Tre forformer, med målene 5.1 cm i diameter og 0.9 cm tykke, ble laget ved blanding av tre adskilte ladninger av /8-SiC-whiskers med en væske, tømming av det resulterende slammet i en form, deretter avgassing og tørking i en vakuumeksikator. Væsken som ble blandet med |8-SiC-whiskers omfattet destillert vann som en kontroll, kolloidalt silika, og en natriumsilikat-løsning. Forformene ble plassert på en seng med 180 mikrometer (90 grit) El Alundum (fra Norton Company) som lå i en ildfast form. Aluminium-legerings-blokken (Nr.712.2) med samme diameter som forformene var på en av sidene dekket med et tynt lag sand, og den dekkede siden på hver av blokken ble plassert i kontakt med den øvre overflaten på en forform. Denne montasjen ble plassert i en ovn og varmet til 900°C i 5 timer. Denne temperaturen ble holdt i 36 timer, og montasjen ble avkjølt til omgivende temperatur i løpet av 5 timer. Infiltreringen av alumina-oksidasjonsreaksjonsproduktet var svært liten i forformen som bare inneholdt /3-SiC-whiskers (kontroll-parallellen med bruk av rent vann). Æ-SiC-whiskers SiC belagt med kolloidalt silika ble infiltrert gjennom hele forformen. Infiltrasjonen av Ø-SiC-whiskers ved bruk av natriumsilikat-løsningen forekom omtrent midt i forformen.

Eksempel 2.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelsen ble det framstilt en keramisk kompositt-konstruksjon. Den besto av et aluminaoksidasjonsreaksjonsprodukt som innhyllet partikler av et silisiumkarbid-fyllmateriale (39 Crystolon, 35 mikrometer/500 grit fra Norton Co.) som i starten var belagt med kolloidalt silika (Ludox HS-30, fra Du Pont Company, 30 % løsning) som en silisium-kilde.

Det kolloidale silika-belegget på silisiumkarbid-partiklene ble laget ved å gjøre i stand to forformer med målene 5.2 x 5.2 x 1.3 cm ved sedimentasjonsstøping i en gummiform en blanding av silisiumkarbid-partikler (35 mikrometer/500 grit) og kolloidalt silika i et pulver/væske-forhold på 2:1. Ved montasje og tørking, ble en av forformene knust og alt ble siktet gjennom 150 mikrometer (100 mesh). Dette knuste kolloidale silika-belegget med silisiumkarbid ble så sedimentas]ons-støpt igjen ved bruk av 2% akrylisk gummi (latex) -bindemiddel (Eimer's Wood Glue, Borden Co.). En forform lik de to beskrevet over ble laget med silisiumkarbid uten belegg av kolloidalt silika, kun gummi bindemidlet ble brukt.

Tre barrer av aluminiumlegeringen 712 (med en nominell sammensetning i vekt% på 15%Si, 6%Mg, 6%Zn) ble plassert i en ildfast seng av Wollastonitt-fibre (NYAD FP fra Petty-Rowley Chemical Co.) som lå i en ildfast beholder, slik at en 2X2 flate av hver barre ble avdekket mot atmosfæren og vesentlig i flukt med sengen. De tre ovenfor beskrevne forformene ble plassert oppå legeringsbarrene slik at en 2X2 flate for hver av forformene og legeringene var vesentlig på linje. Et lag av Wollastonitt-fibre ble fordelt oppå forformene for å dempe overvekst av den keramiske matrisen bortenfor grensene av forformene. Denne montasjen ble plassert i en ovn og varmet ved 1000°C i 80 timer, og avkjølt til omgivende temperatur over 10 timer. Montasjen ble tatt ut av ovnen, og den resulterende keramiske kompositten ble avdekket. De resulterende komposittene ble lett sandblåst for å fjerne forform-materiale som ikke var innhyllet. Figur l(a), l(b) og 2(b) er fotografier av de resulterende komposittmaterialene hvor forformer med det kolloidale silika-belegget ble brukt (Figurene 2(a) og 2(b) også den omstøpte forformen), som viser god vekst, og Figurene 3(a) og 3(b) viser de reulterende kompositter når silika-belegget ikke ble brukt. Som vist på figurene, ble forformene hvor de silika-belagte partiklene ble brukt, innhyllet vesentlig til sine grenser, mens den forformen som ikke inneholdt silika oppviste vesentlig mindre infiltrasjon av den keramiske matrisen.

Eksempel 3.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelsen ble det framstilt en keramisk komposittkonstruksjon. Den bestod av et alumina-oksidasjonsreaksjonsprodukt som innhyllet partikler av bornitrid som var belagt med silisium.

En barre av aluminiumlegeringen 380.1 (fra Belmont Metals, med en nominelt identifisert sammensetning i vekt% på 8- 8.5%Si, 2-3%Zn, og 0.1 %Mg som aktive tilsatsmidler, og 3.5%Cu likesom Fe, Mn, og Ni, men Mg-innholdet var litt høyere som i området 0.17-0.18%) ble neddykket i en seng av bornitrid-partikler (av størrelse på omtrent 0.3 mm/50 mesh). Bornitrid-partiklene var belagt med silisium (pålagt ved kjemisk dampavsetning) for å beskytte bornitridet mot nedbrytning og for å tjene som en kilde for silisium-tilsatsmiddel, som et tillegg til silisium-kilden i legeringen. Sengen lå i en ildfast beholder. Denne montasjen ble plassert i en ovn med en åpning for å lette luftgjennomgang, og varmet opp til 1100°C over 5 timer. Ovnen ble holdt ved 1100°C i 48 timer, og avkjølt ned til omgivende temperatur. Den resulterende keramiske kompositten ble avdekket. Figur 4 er et mikrofotografi av kompositten ved forstørrelse 50X, som viser aluminamatrisen 2 som innhyller partiklene av bornitrid 4 som fremdeles har litt av silisium-belegget tilstede 6.

Eksemplene over viser nytten av et fyllmateriale med en silisium-kilde med innebygde tilsatsmiddel-egenskaper for å fremme komposittdannelsen.

Claims (11)

1. Framgangsmåte for framstilling av en selvbærende keramisk kompositt, som omfatter (1) en keramisk matrise framskaffet ved oksidasjon av et aluminium-basismetall for å danne et polykrystallinsk materiale som omfatter (a) et oksidasjonsreaksjons-produkt av et aluminium-basismetallet og minst en oksidant som inkluderer en gassfase-oksidant, og eventuelt (b) en eller flere metalliske bestanddeler, og (2) en fyller infiltrert av matrisen; idet framgangsmåten omfatter: (A) orientere aluminium-basismetallet og et fyllmateriale i forhold til hverandre slik at dannelse av oksidasjonsreaksjons-produktet finner sted i en retning mot og inn i fylleren, idet fylleren forsyner minst et oksidasjonsreaksjons-fremmende dopemiddel for aluminium-basismetallet, (B) varme aluminium-basismetallet til en temperatur over dets smeltepunkt men under smeltepunktet for oksidasjonsreaksjons-produktet for å danne et legeme av smeltet aluminium-basismetall og reagere det smeltete aluminium-basismetallet med oksidanten ved den aktuelle temperatur til å danne oksidasjonsreaksjons-produkt, og ved denne temperaturen opprettholde minst en del av oksidasjonsreaksjons-produktet i kontakt med og mellom legemet av smeltet basismetall og oksidanten, for progressivt å trekke smeltet metall gjennom oksidasjonsreaksjons-produktet mot oksidanten og inn i fyllmaterialet, slik at friskt odsidasjonsreaksjons-produkt fortsatt dannes i fylleren ved grenseflata mellom oksidanten og det tidligere dannete oksidasjonsreaksjons-produktet; og (C) fortsette reaksjonen i en tid tilstrekkelig til å infiltrere minst en del av fylleren med det polykrystallinske materialet, karakterisert ved at minst en del av fyllmaterialet bærer (i) et belegg av silisium påført ved kjemisk dampavsetning, eller (ii) et belegg av en silisium-forløper påført fyllmaterialet ved belegging av fyllmaterialet med en suspensjon eller løsning av silisiumforløperen etterfulgt av tørking, hvorved silisiumforløperen har evne til å danne en silisiumkilde som oppviser egenskaper i form av et dopemiddel, eller (iii) et belegg av en silisiumkilde dannet av belegget av silisiumforløper ved oksidasjon eller dissosiasjon av denne, idet silisiumforløperen og silisiumkilden har en sammensetning som er forskjellig fra fyllerens primærsammensetning.

2. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at silisium-belegget som påføres ved kjemisk dampavsetning anvendes som belegg på et fyllmateriale av bornitrid.

3. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at belegget av silisium-forløperen velges i form av kolloidal silika, et silikat, tetraetyl ortosilikat og/eller etylsilikat-glass.

4. Framgangsmåte ifølge krav 1 eller 3, karakterisert ved at fylleren velges i form av silisiumkarbid, silisiumnitrid, zirkoniumoksid og/eller partikkelformig alumina.

5. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1, 3 eller 4, karakterisert ved at suspensjonen eller løsningen av silisium-forløperen inneholder et bindemiddel, hvorved det formes en fyllermasse eller en formet fyller-preform etterfulgt av tørking.

6. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1, 3, 4 eller 5, karakterisert ved at belegget av silisium-forløper velges i form av en silisium-forbindelse som er reduserbar av det smeltete basismetallet av aluminium i trinn (B) og (C) ovenfor.

7. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at oksidasjonen eller dissosieringen for framstilling av belegget av silisiumkilden utføres før orienteringstrinnet i (A) ovenfor, eller in situ under dannelsen av oksidasjonsreaksjons-produktet.

8. Framgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at oksidasjonen for dannelse av belegget gjennomføres ved å varme belegget av silisium-forløper i nærvær av en oksygenholdig atmosfære for å danne et belegg av silika.

9. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 8, karakterisert ved at det i tilknytning til aluminium-basismetallet anvendes minst et dopemiddel i tillegg.

10. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 9, karakterisert ved at fyllmaterialet formes til ei eller flere preformer med minst ei definert overflategrense, hvorved preforma eventuelt overdekkes med et barrieremiddel for å hindre dannelse av oksidasjonsreaksjons-produkt forbi denne.

11. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 10, karakterisert ved at oksidanten omfatter ytterligere en fast og/eller en væskeformig oksidant som er innarbeidet inn i minst en del av fyllmaterialet, idet det smeltete aluminium-basismetallet reageres med oksidanten, slik at det polykrystallinske materialet videre inkluderer oksidasjonsreaksjons-produktet av aluminium-basismetallet og den ekstra oksidanten.